Question

【题目】如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d.油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时,由于受到气体阻力的作用,油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动;当上板带正电,下板带负电,两板间的电压为U时,带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比,油滴密度为ρ,已测量出油滴的直径为D(油滴可看做球体,球体体积公式V=πD3/6)，重力加速度为g.

(1)设油滴受到气体的阻力f=kv，其中k为阻力系数，k= _______；

(2)油滴所带电荷量q= ______。

Answer 1

【答案】

【解析】（1）油滴速度为v1时所受阻力f1=kv1
油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，则有f1=mg
m=ρV=πρD3
则解得

（2）设油滴所带电荷量为q，油滴受到的电场力qE=q，
油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，kv2+mg=q
则油滴所带电荷量